Fertilizantes de liberación lenta

Gran parte del nitrógeno aportado por el abonado no se recupera con la cosecha, debido principalmente a las pérdidas por filtración en el suelo, aunque también se producen pérdidas por volatilización y por fijación del amoníaco en el suelo. La solución a dichas pérdidas radica en el aporte de menores cantidades de fertilizantes con mayor frecuencia, o bien en el empleo de abonos de liberación lenta. Estos últimos van aportando el nitrógeno progresivamente, de forma que si no se eliminan totalmente las pérdidas, éstas se reducen en gran medida; aún no se ha resuelto totalmente este problema, ya que el ritmo de liberación del nitrógeno asimilable no coincide con el de demanda por la planta.

Los abonos de liberación lenta además, presentan el inconveniente de su elevado costo por unidad de nitrógeno contenido, por lo que su uso se restringe a cultivos de primor con un período vegetativo largo o aquellos que se desarrollan en climas o suelos que favorecen las pérdidas de nitrógeno.

Los fertilizantes nitrogenados de lenta liberación pueden clasificarse en 3 grupos:

– Abonos recubiertos.
– Abonos de baja solubilidad.
– Abonos con inhibidores de la nitrificación.

Abonos recubiertos

Son fertilizantes convencionales que se presentan en forma de gránulos envueltos en una membrana semipermeable que está constituida por una sustancia insoluble o de baja solubilidad en agua. La disolución del fertilizante se produce lentamente conforme el agua va atravesando el recubrimiento. La membrana se va rompiendo, debido al gradiente de presión osmótica (mayor en el interior del gránulo), liberando los nutrientes de forma progresiva.
Las sustancias más empleadas como recubrimiento son: azufre, resinas, caucho, parafinas, plástico perforado, etc.

El tamaño de la partícula posiblemente es un factor que influye en la tasa de liberación de los nutrientes. Así, en el caso del arroz anegado, se ha descubierto que el empleo de urea en partículas grandes de hasta 3 gramos de peso (macrogránulos o supergránulos), reduce en gran medida las pérdidas de amoníaco, ya que dichos gránulos se hunden en el suelo inundado, disminuyendo la volatilización, la nitrificación y la desnitrificación del amoníaco que se produce. Esto se explica por la ralentización de la tasa de hidrólisis de la urea y el aumento de la difusión descendente de la urea y del amoníaco. Además, la concentración de amoníaco en las proximidades de estos macrogránulos también puede resultar tóxica para los nitrificantes (FAO, 1986).

· La urea-azufre (URA) es el abono recubierto de uso más extendido. Se obtiene rociando azufre derretido de forma uniforme sobre la urea en un tambor rotatorio. La cantidad de azufre oscila entre el 15 y el 19 % del peso total del producto, según la eficacia del recubrimiento que se desee, para ajustarlo a las necesidades del cultivo, y el tamaño y forma de los gránulos. A mayor contenido de azufre, más lenta es la liberación de nitrógeno. La temperatura también puede influir en dicha liberación, no ocurriendo lo mismo con la humedad y el pH. Sobre los gránulos recubiertos de azufre se rocía un compuesto (cera microcristalina, polietileno, etc.), que constituye un 2 % del peso total.
El contenido de nitrógeno varía entre un 30 y un 37 %, dependiendo de la cantidad de azufre empleado en el revestimiento.

Según las experiencias llevadas a cabo en diversos países (Estados Unidos, Filipinas, India, etc.), se ha demostrado la gran utilidad de la urea revestida de azufre en arroz bajo condiciones de deficiencia hídrica y para cultivos de larga duración (céspedes, praderas, etc.). No obstante, no resulta efectiva en cultivos que requieren grandes cantidades de nitrógeno en un período relativamente corto (maíz, trigo, etc.). Este fertilizante resulta seguro, presenta una buena conservación y puede mezclase con otros productos, excepto con nitratos. Sin embargo, el recubrimiento de azufre no ofrece seguridad en el caso de los nitratos, siendo por tanto la urea el abono más apropiado, dada su elevada concentración de nitrógeno y sus condiciones físicas.

· Otros abonos recubiertos de utilización más restringida son: el nitrosulfato amónico recubierto de yeso o parafina, el nitrato amónico recubierto de resina, la urea con fosfato amónico-magnésico, la urea con laca en escamas, etc.

Abonos de baja solubilidad

Son abonos que requieren gran cantidad de agua para su completa solubilidad, asegurando una baja concentración de nitrógeno en la disolución nutritiva.
Pueden utilizarse productos orgánicos e inorgánicos. Entre los primeros destacan: urea-formaldehído, isobutilendiurea (IBDU), crotoliden diurea (CDU), oxamida, etc. Los productos inorgánicos generalmente son fosfatos dobles de amonio y un metal, como es el caso del fosfato amónico-magnésico.

· Los compuestos de urea-formaldehído son polímeros resultantes de la condensación de la urea y el formaldehído. Existe toda una serie que va desde los relativamente solubles hasta los totalmente insolubles, dependiendo de la proporción entre la urea y el formaldehído. Estos polímeros se distinguen por el número de grupos metileno y el número de esqueletos de urea en la molécula.

Son materiales granulares de color blanco y un contenido en nitrógeno que oscila entre el 38 y el 40 %. El contenido mínimo en nitrógeno insoluble debe ser del 35 % y debe asegurarse un índice de actividad mínimo del 40 %. La «Association of Official Agricultural Chemists» define el índice de actividad (AI) como:

Donde:

% CWIN, es el porcentaje de nitrógeno insoluble en agua fría (25 ºC).
% HWIN, es el porcentaje de nitrógeno insoluble en agua caliente (100 ºC).

Hay que tener en cuenta que la fuente de nitrógeno lentamente disponible es el insoluble en agua fría. Por tanto, el efecto del fertilizante se ve afectado por las altas temperaturas y, adicionalmente, por un pH bajo y una elevada actividad microbiana.
Estos compuestos pueden usarse como fertilizantes nitrogenados para la aplicación directa a los cultivos o puede incluirse en los fertilizantes complejos N-P-K.
Son particularmente útiles en aplicaciones a céspedes, cultivos hortícolas y cultivos especiales, aunque el coste por unidad de nitrógeno contenido es elevado.

· Isobutilendiurea (IBDU).

Bajo este nombre se conocen una serie de compuestos formados a partir de la reacción de la urea con aldehídos saturados, tales como el propinaldehído, normal e isobutilaldehído, aunque es este último el que le da nombre y el que realmente constituye la IBDU.

El aldehído es añadido a una solución acuosa de urea ligeramente acidificada:

(CH3)2CHCHO + 2CO(NH2)2 = (CH3)2CHCH(NHCONH2)2.

Este producto es un polvo cristalino blanco que contiene aproximadamente un 32 % de nitrógeno muy poco soluble en agua (0,01-0,1 g/100 ml). Se hidroliza con mayor rapidez en solución ácida.

Se comercializa en Alemania y Japón y puede incorporarse a fertilizantes complejos en forma de compuestos granulares, de modo que una proporción considerable del nitrógeno es aportada como IBDU. Ejemplos de complejos comercializados son: 15-15-15 (7,5 % N como IBDU; otros componentes son DAP, sulfato amónico (AS), KCl); 18-11-11 (6 % N como IBDU; otros componentes son DAP, AS, urea y K2SO4). Estos compuestos se emplean en hortícolas y frutales, respectivamente.

La tasa de disolución se ve considerablemente afectada por el tamaño de la partícula, en relación muy estrecha con la superficie expuesta al líquido y, hasta cierto punto, por el tamaño de la partícula de IBDU originalmente incorporada a un gránulo.

La temperatura influye en la tasa de transformación de la IBDU disuelta a amonio y nitrato.
La IBDU, una vez incorporada al suelo, vuelve a hidrolizarse a isobutilaldehído y urea.
A temperaturas cálidas y bajo invernadero, la IBDU puede producir lesiones terminales y necróticas en la planta. Funciona bien en exteriores y céspedes, hortícolas, frutales y arroz.
La tasa de disolución se ve considerablemente afectada por el tamaño de la partícula, en relación muy estrecha con la superficie expuesta al líquido y, hasta cierto punto, por el tamaño de la partícula de IBDU originalmente incorporada al gránulo.

· Crotoniliden diurea (CDU).

Fue desarrollada en Alemania y se prepara mediante reacción del crotonaldehído con la urea en una proporción molar 1:2, en medio acuoso. Se obtiene 2-oxo-4-metil-6-ureido-hexahidropirimidina. Su contenido en nitrógeno es del 28 %, con aproximadamente un 10 % en forma de nitrato.
Según pruebas llevadas a cabo en Alemania, este fertilizante proporciona un suministro prolongado y equilibrado de nitrógeno al centeno y al trigo, cuando se desarrollan en contenedores, siendo las pérdidas por filtración insignificantes y resultando el de mejor tolerancia para el trigo y el girasol aplicado en proporciones altas. Los estudios de campo con la rotación maíz-trigo-avena confirmaron la liberación controlada del nitrógeno y las escasas pérdidas por filtración (Tisdale y Nelson, 1970).

· La oxamida, (CONH2)2, es muy poco soluble en agua fría y se ha propuesto como fertilizante de lenta liberación. Puede fabricarse mediante la acción del amoníaco sobre metil o etil oxalato o mediante calentamiento de oxalato amónico. Contiene un 31,8 % de nitrógeno.

En los suelos se hidroliza de acuerdo con las siguientes reacciones:

NH2COCONH2 + H2O à NH2COCOOH + NH4OH

Ácido oxámico

NH2COCOOH + H20 à (COOH)2 + NH4OH

Ácido oxálico

El amoníaco liberado es nitrificado.

La conversión de oxamida en nitrógeno en forma de nitrato en los suelos se ve significativamente influida por el tamaño de las partículas individuales y su pauta de disponibilidad en el suelo está determinada por la distribución de los tamaños de las partículas en el producto.

· Fosfatos metal-amonio. 

El fosfato amónico-magnésico, de fórmula MgNH4PO4.H2O, contiene aproximadamente un 8 % de N y un 44 % de P2O5. Es una forma de nitrógeno lentamente disponible adecuada para césped, frutales y cultivos especiales. Puede aplicarse a los cultivos, incluso directamente sobre la hierba, con poco o ningún daño para las plantas.

Abonos con inhibidores de la nitrificación

Las principales pérdidas de nitrógeno cuando se aplican fertilizantes amoniacales y de la urea, se producen después de su conversión a nitratos. Existen ciertos materiales que son tóxicos para las bacterias nitrificantes y cuando se añaden al suelo, pueden inhibir temporalmente la nitrificación. Por tanto, reducen las pérdidas de nitratos por lixiviación y desnitrificación y se aumenta el rendimiento de los fertilizantes amoniacales, así como del nitrógeno amoniacal que se origina a partir de la descomposición de la materia orgánica en el suelo.

La inhibición no debe ser total y estos productos deben ser selectivos, de forma que sólo actúen sobre los microorganismos nitrificantes, y no sobre otros microorganismos de las plantas. Estos productos resultan muy efectivos en suelos arenosos, para evitar el lavado de los nitratos y en suelos encharcados, para evitar la desnitrificación.

Son productos derivados de la pirina y la pirimidina y entre ellos el más empleado es la nitrapirina o 2-cloro-6-(triclorometil) piridina (N Serve). Se aplica principalmente en cereales (trigo, maíz y algodón) a 0,30-0,55 kg.Ha-1 de producto activo. A dosis superiores los productos pueden verse alterados. Su persistencia en el suelo es de 2-3 meses y se elimina por volatilización y degradación a otros compuestos. Dicha persistencia depende fundamentalmente de tres factores:

– Textura del suelo: al aumentar el tamaño de las partículas, disminuye la persistencia del producto.
– Contenido de materia orgánica: la persistencia aumenta con dicho contenido, ya que el producto queda retenido en la materia orgánica.
– Temperatura del suelo: al aumentar la temperatura, disminuye la persistencia del producto, ya que aumenta su velocidad de degradación. Por otro lado, el aumento de la temperatura favorece la actividad de los microorganismos nitrificantes.

Su aplicación en siembra de cereales en otoño evita las pérdidas del nitrógeno sobrante del cultivo anterior, del excedentario en la siembra y del originado a partir de la transformación de la materia orgánica.

Dada su gran volatilidad, este producto debe enterarse al menos a 5 cm de profundidad, antes de que haya transcurrido una hora desde su aplicación. Sin embargo, esto no es necesario cuando se aplica con amoníaco anhidro, ya que la nitrapirina es soluble en éste.

Otros inhibidores de uso menos extendido son: tiourea, diciandiamida, fenil isotiocianato, sulfatiazol, algunas triazinas, etc. Estas sustancias consiguen los mismos resultados, en cuanto a inhibición de la nitrificación, que aquellas que esterilizan parcialmente el suelo, tales como la mezcla de 1,3-dicloropropeno y 1,2-dicloropropano (DD), y 2-amino-4-cloro-6-metil pirimidina. Así, un trabajo realizado en Carolina del Norte (EEUU) mostró que cuando ciertos compuestos se aplicaron para el control de una infestación de nemátodos en terrenos para el tabaco, hubo una reducción en la nitrificación del fertilizante amónico añadido. Los productos utilizados fueron etilen dibromuro, una mezcla de dicloropropeno y dicloropropano, y metilbromuro. Estos estudios en principio no estaban relacionados con la nitrificación, pero se llevaron a cabo a causa de los efectos deletéreos sobre la calidad del tabaco resultante del uso de nematicidas. Posteriormente se encontró que estos efectos nocivos disminuían con las cantidades de nitrato aplicadas al cultivo en aumento progresivo.